Biogas aus Zuckerrüben. Dipl.-Ing. agr. (FH) Stephan Loock

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1 Biogas aus Zuckerrüben Dipl.-Ing. agr. (FH) Stephan Loock

2 Betriebsspiegel Sickertshofen, Lkr. Dachau Niederschlag 800 mm Jahresdurchschnittstemperatur 7,8 C m ü. NN 80 % leicht hügelig Ackerzahlen Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 2

3 Sickertshofen Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 3

4 Betriebsspiegel Ca. 120 ha Ackerbau: Mais, WW, GPS-Trit, ZR Schweinemast: 700 Plätze Bullenmast: 80 Plätze Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 4

5 Betriebszweige Direktvermarktung Kürbisse Hoffest Kunst & Kürbis Vermietung Gewölbesaal für Hochzeiten und Firmenevents Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 5

6 Gewölbesaal Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 6

7 Gewölbesaal - Garten Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 7

8 Betriebszweig - BGA Biogas: 250 kw el. & flex. Leistung: 170 kw IBN 2011 Momentan noch keine flexible Fahrweise Aktuell: Bau eines Endlagers mit zusätzlichem Gasspeicher Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 8

9 Wärmenutzung Wärmeabnahme: ca. 40 % d. erzeugten th. Leistung 5 Wohnhäuser Veranstaltungsraum Gewölbesaal Schweinestall Werkstatt Getreide-Trocknung Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 9

10 Einsatzstoffe in [t] 6 t 6,89 t Mais GPS Triticale ZR Grassilage WW 1,26 t 1,17 t Gülle 0,20 t 0,28 t Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 10

11 Einsatzstoffe in [%] 38% 8% 7% 44% Mais GPS Triticale ZR Grassilage WW Gülle 1% 2% Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 11

12 Zuckerrübeneinsatz seit 2012 (ca. 100 t/j, Versuch Diplomarbeit) seit 2013 ( t/j) I.d.R. von November bis März Ca. 3t / Tag 30 % Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 12

13 Vorteile der Zuckerrübe Hohe Methanausbeute Hohe Methanerträge pro Hektar Kurze Verweildauer im Fermenter Erzeugung von Gasspitzen möglich Verbesserte Vergärung von Co-Substraten Bessere Rührfähigkeit Geringerer Strombedarf Verbesserte Pumpfähigkeit des Fermenterinhaltes Nutzung vorhandener Logistik / Technik Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 13

14 Vorteile der Zuckerrübe Günstige Verwertung von Überrüben Auflockerung der Fruchtfolge Abbau von Arbeitsspitzen Verteilung des Anbaurisikos Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 14

15 Nachteile der Zuckerrübe Steinabtrennung evtl. notwendig Erdanhang Eingeschränkte Transportwürdigkeit Bei Spätrodung Sommerung als Nachfrucht Höhere Standortansprüche Spätfrostgefahr Höhere Anforderungen an das ackerbauliche Management Hackfrucht wie Mais Bei Vorfrucht Mais Maisstoppeln gut einarbeiten um Rhizoctoniaübertragung zu minimieren Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 15

16 Biogasrüben - Anbau Vertragsanbau Normale Zuckerrübensorte TM-Gehalt ist entscheidend TM/ha und Zuckerertrag korrelieren stark Bestandsdichte etwa Pfl./ha Düngung wie zur Zuckerproduktion Zu hohe N-Düngung senkt den TM-Ertrag Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 16

17 Biogasrüben - Ernte - Bei herkömmlicher Köpfung entsteht in etwa 6 % Massenverlust - Entblätterung ausreichend Darstellung: KWS Saat AG, 2012 Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 17

18 Biogasertrag Vergleich Biogasrüben - Maissilage Silomais ZR Einheit Rübe Blatt1) Blatt + Rübe Ertrag FM t/ha 52,3 78,1 54,7 132,8 TS Gehalt % 35% 23% 16% 1) TS Ertrag t/ha 18,3 18 8,7 26,7 ots Gehalt 1) % 96% 92% 92% Biogasertrag 1) Nm³/ t TS Biogasertrag Nm³/ t FM Biogasertrag Nm³/ ha Verhältnis % 100% 119% 49% 168% 1) Biogashandbuch Bayern, 2009 Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 18

19 Zuckerrüben-Blatt Ernte Bild: Ropa 2011 Gleichzeitige Abfuhr von Blatt und Rübe erfordert hohe logistisch Ansprüche Transportwürdigkeit bei 16 % TM nur sehr eingeschränkt Nur Beimischung in Silage möglich Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 19

20 Diplomarbeit: Versuch 2012 Versuchsdauer: 42 Tage (Februar Mitte März) Durchgehende Auslastung 96 % in Versuchsphase sowie in regulärer Zeit (Ø 182,4 kw el.) Ca. 5 Tage um gleichwertige Ration zu erhalten ausreichend Gas zur Auslastung des BHKW s Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 20

21 Transport & Lagerung Normale Rodung der Rüben und Mietenlagerung am Feldrand Verladung mit Zuckerrübenmaus, Transport mit Schlepper ins Silo (November) Lagerung im alten Fahrsilo Einlagerung als Frischrübe Andere Verfahren zu aufwändig (Silage, Rübenmaus, etc.) Einlagerung 91,6 t, Auslagerung 84,6 t => Verlust 7,6 % (November März) Abdeckung mit Vlies Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 21

22 Einsatz Rübenschnitzeln mit Schaufel Alligator (Fa. Schmiehing) Schnitzelgröße einstellbar (ca cm) Durchsatz: etwa 1 t/min Keine Entsteinung notwendig (bei einzelnen Steinen springt die Überdrucksicherung an) Erdanhang gering (ca. 4-5 %) Reinigung/Waschen zu aufwändig für geringe Menge Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 22

23 Versuch Übersicht Einsatzstoffe: Versuchsphase - regulärer Einsatz Substrat Einsatzmenge Biogasausbeute Gasausbeute FM t/d m³/t FM m³/d Regulär: Mais Gülle* 6,00 t 26 m³/t FM 155 m³/d Mais (35 % TS) Summe 9,20 t 15,20 t 196 m³/t FM 1803 m³/d 1958 m³/d Versuch: Mais + Zuckerrüben Gülle* 6,00 t 26 m³/t FM 155 m³/d Mais (35 % TS) Zuckerrüben 7,20 t 2,01 t 196 m³/t FM 195 m³/t FM 1411 m³/d 392 m³/d Summe 15,21 t 1958 m³/d Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 23

24 Biogasausbeute Fütterungs- phase Gülle* + Mais Substrat Übersicht Einsatzstoffe: Regulärer Einsatz Einsatzmenge Biogaserzeugung Ausbeute grad FM t/d TM t/d m³/t TM m³/t FM m³/d % Gülle* 6,00 t 0,30 t 323 m³/t 26 m³ 155 m³/d Mais 9,20 t 3,31 t 560 m³/t 196 m³ 1803 m³/d 72% Summe 15,20 t 3,61 t 1958 m³/d Übersicht Einsatzstoffe: Versuchsphase Fütterungs- Ausbeute phase Substrat Einsatzmenge Biogaserzeugung grad FM to/d TM t/d m³/t TM m³/t FM m³/d % Gülle Zuckerrüben Gülle* 6,00 t 0,30 t 323 m³/t 26 m³/t FM 155 m³/d Zuckerrüben 2,01 t 0,46 t 696 m³/t 160 m³/t FM 322 m³/d Summe: 8,01 t 477 m³/d Benötigte Gasmenge Nm³ 1958 m³/d Maissilage 7,20 t 2,59 t 588 m³/t 206 m³/t FM 1482 m³/d 76% Summe 7,20 t 3,35 t * Zusammensetzung Gülleanteil: 60 % Schweinegülle, 40% Bullengülle Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 24

25 Auswirkungen auf BGA Einsatz von 2,01t ZR ersetzte 2t Maissilage Methangehalt stieg gering (49,5% auf 50 %) Kein geringerer Eigenstromverbrauch der BGA (Eigenstrombedarf liegt bei etwa 5 %, davon 2 % auf RW, Einbringung, sonst. Pumpen u. Motoren, 3 % BHKW und Leitungsverluste) Substrat war davor auch schon gut rührfähig Nutzung vorhandener Lagerungskapazitäten Wirtschaftliche Nutzung der Überrüben Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 25

26 Biogasertrag ZR Mais Biogasertrag Einheit ZR Mais Hektarertrag FM t/ha Lagerungsverluste % 7% 5% Silageertrag FM t/ha 78,1 52,3 TS Gehalt t/ha 23% 35% TS Ertrag t/ha 18 18,3 Biogasertrag l N /kg otm Biogasertrag Nm³ /t FM Biogasertrag Nm³ /ha Stromerlös Einheit ZR Maissilage Biogasertrag m³n /ha erzeugbare Leistung kwhel./t FM erzeugbare Leistung kwhel./t TM erzeugbare Leistung kwhel./ha Stromerlös, netto ct/kwh 20,14 20,14 Stromerlös /t FM 70,28 91,03 Stromerlös /ha Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 26

27 Erzeugungskosten Mais ZR Ertrag FM 55 t/ha 84 Ertrag TM 19 t/ha 19,32 Silageertrag 52 t/ha 78 Saatgut Düngung Pflanzenschutz var. Maschinenkosten var. Maschinenkosten fremd (Ernte) Hagelversicherung proportionale Spezialkosten Erzeugungskosten pro ha Erzeugungskosten pro t Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 27

28 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00-3,27 Kosten ab Ernte 3,05 1,52 1,99 Ernte Abfuhr + Einlagerung 1,29 Überladen + Reinigen 2,86-0,39 Entnahme + Einbringung 8,93 Summe: 5,43 Pro Tonne Biogasrüben Silomais Ernte Abfuhr + Einlagerung Überladen + Reinigen Entnahme + Einbringung 299 Summe: Pro Hektar Biogasrüben Silomais Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 28

29 Variable Kosten Mais ZR Ertrag FM 55 t/ha 84 Ertrag TM 19 t/ha 19,32 Silageertrag 52 t/ha 78 Saatgut (incl. 7 % MwSt) Düngung Pflanzenschutz var. Maschinenkosten Silounterhalt Hagelversicherung proportionale Spezialkosten Erntekosten Erzeugungskosten pro ha Erzeugungskosten pro t FM Erzeugungskosten pro Nm³ 0,15 0,15 Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 29

30 Fazit Erzeugungspreis pro t FM (Mais/ZR) in etwa gleich Biogasertrag pro ha bei Rüben um etwa % höher Biogasrübe passt gut in den betrieblichen Ablauf Bisher keine Probleme mit Erdanhang Vermarktungsalternative v.a. bei zukünftig stärker schwankenden Rübenpreise Biogaserträge aus Zuckerrüben schwanken von Jahr zu Jahr Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 31